Схема работы гидрострелки системы отопления

Зачем в отоплении нужна гидрострелка и принцип ее работы

Чтобы различные контуры, узлы и приборы в разветвленных сложных системах отопления работали слажено, нужны устройства, которые будут регулировать их работу. Гидрострелка для отопления позволяет объединить разрозненные контуры в единую систему и наладить бесперебойную работу. Гидравлический разделитель имеет простое устройство. Если рассмотреть принцип его работы, можно понять, в каких режимах работает гидрострелка и какие дополнительные возможности у нее есть. Не менее важно правильно выполнить расчет разделителя и совместить его с коллектором.

Что такое гидрострелка?

Если в многоконтурной сложной отопительной системе установить насосное оборудование значительной мощности, то даже оно не сможет справиться с разными условиями и параметрами функционирования сети. Такие несоответствия в работе разных контуров будут негативно влиять на работу нагревательного котла и сокращать сроки службы дорогого оборудования.

Разветвленные отопительные сети не могут работать слаженно по причине того, что у каждого контура своя производительность и напор. Но даже если каждый контур укомплектовать собственным циркуляционным насосом с учетом параметров магистрали, то проблема разрозненности системы только обострится. Это приведет к разбалансировке сетей, потому что у каждого отопительного контура будут свои параметры.

Для решения проблемы один общий котел должен подогревать требуемое количество теплоносителя, но каждый контур должен получать из коллектора требуемое ему количество подогретой жидкости. В этом случае функции разделителя гидравлической системы выполняет коллектор. Гидроразделитель нужен для выделения из общего контура котлового потока. Другое название гидроразделителя – гидрострелка или ГС (гидравлическая стрелка).

Такое название устройства произошло от аналогии с железнодорожной стрелкой. Как ж/д стрелка разводит поезда в нужном направлении, так и гидрострелка распределяет потоки теплоносителя по отдельным контурам. Внешне устройство напоминает отрезок трубы круглого или прямоугольного сечения с торцевыми заглушками. Приспособление соединяется посредством трубопровода с коллектором и котлом и имеет несколько патрубков в боковой части.

Как работает гидравлический разделитель?

Насос котельного оборудования разгоняет циркулирующий теплоноситель до скорости 0,7-0,9 м/с, но через гидравлический разделитель для отопления жидкость проходит 0,1-0,3 м в секунду. Снижение скорости потока происходит из-за изменения направления тока жидкости и ее объема, проходящего через определенный отрезок трубопровода. Но такое снижение скорости не сказывается на теплопотерях в контуре.

Гидравлическая стрелка имеет принцип работы, который основан на том, что внутри корпуса прибора практически отсутствует гидравлическое сопротивление ламинарного потолка жидкости. Это позволяет сохранить скорость движения теплоносителя и уменьшить тепловые потери сети. По сути, гидрострелка – это буферная зона, разделяющая нагревательный котел и потребительскую цепь. В итоге каждый насос может работать автономно, не вызывая разбалансировку гидравлического равновесия.

Режимы работы

Гидроразделитель в системе отопления может работать в трех режимах:

• В одном из режимов гидравлическая стрелка для систем отопления создает равновесие, при котором расход котлового контура такой же, как у всех подключенных к коллектору и гидрострелке отдельных контуров. В таком случае тепловой носитель проходит устройство в горизонтальном направлении и не задерживается в нем. При этом температура жидкости в отводящем и подающем патрубке одинаковая. Такой режим работы, когда гидрострелка практически не оказывает влияния на деятельность всей сети, встречается очень редко.
• При втором режиме работы суммарный расход во всех разрозненных контурах превышает количество теплоносителя, который выдает котел. Такие ситуации случаются, если все контуры одновременно расходуют максимальное количество нагретой жидкости. Иными словами спрос на теплоноситель значительно превышает возможности нагревательного оборудования. Благодаря гидрострелке разбалансировка и остановка системы не произойдет. В корпусе устройства образуется восходящий по вертикали поток жидкости, обеспечивающий подмес горячего носителя из малого котлового контура.
• Есть еще один режим, в котором термострелка на отопление функционирует в большинстве случаев. В таком режиме общий расход на коллекторе меньше, чем потребление нагретой воды в малом контуре. Иными словами, предложение превышает спрос всех разрозненных контуров. Разбалансировки системы удается избежать, потому что в термострелке формируется нисходящий по вертикали поток. Благодаря ему лишний объем жидкости сбрасывается в обратку.

Дополнительные функции гидрострелки

Благодаря особому принципу работы гидравлического разделителя в системе отопления устройство может иметь дополнительные возможности:

• Когда жидкость попадает в корпус разделителя, ее скорость немного снижается, что способствует сбору на дне нерастворимых примесей. Они содержатся в любом теплоносителе. Чтобы периодически сливать собравшийся осадок, снизу на корпусе агрегата установлен кран.
• Также благодаря уменьшению скорости тока теплоносителя из воды легко выделяются пузырьки воздуха. Скопившиеся в верхней части корпуса газы легко выводятся через автоматический воздухоотводчик, который установлен в этом месте. В таком случае гидрострелка выполняется функции сепаратора. Удаление скопившихся газов важно делать сразу после выхода теплоносителя из нагревательного оборудования, ведь при нагревании воды газообразование усиливается.
• В сетях с чугунными котлами гидроразделитель выполняется функции дополнительного защитного оборудования. Благодаря этому устройству в теплообменник котла не попадает очень холодная вода, которая может привести к трещинообразованию и поломке нагревателя.

Устройство гидрострелки

В продаже есть гидроразделители разной формы и размера. В любом случае устройство гидрострелки максимально простое. Независимо от конфигурации и габаритов прибора его конструкция соответствует определенным принципам. Также в продаже есть универсальные модели, объединяющие в себе коллектор и разделитель.

Стоит знать! Классическая гидрострелка конструируется с учетом правила «3-х диаметров». При определении диаметра берут внутреннее сечение без учета толщины стенок.

Разделитель имеет цилиндрический корпус, от которого отходят несколько патрубков. При желании его можно изготовить самостоятельно. Обычно гидроразделитель устанавливается вертикально, но это не обязательно. Такое расположение является классическим, потому что при вертикальной установке проще отводить газы и удалять нерастворимый осадок. В большинстве случае это сварная конструкция из металлических труб. Но такое устройство можно сделать из отрезков медных или полипропиленовых труб.

Расчет гидроразделителя для отопительных систем

При расчете гидрострелки для отопления учитывают расход теплоносителя и необходимую тепловую мощность контура. При проведении расчетов также важно учитывать теплоемкость циркулирующей жидкости, а также разницу температур носителя в трубах отведения и подачи. Обычно для расчета используют следующую формулу, позволяющую определить диаметр гидроразделителя:

Как совмещается коллектор с гидрострелкой?

Для устройства системы отопления небольшого частного дома используется нагревательное оборудование со встроенным насосом. Если к котельному агрегату подсоединяются вторичные контуры, то требуется провести установку гидрострелки в системе отопления. Для подключения отопительных контуров построек с площадью, превышающей 150 м², используют специальные гребенки, а не обычный гидроразделитель, который в таком случае получится очень громоздким.

При устройстве отопительной магистрали сначала подключают гидрострелку, а потом распределительный коллектор. Это приспособление состоит из двух отдельных частей, соединенных перемычками. Количество парных патрубков будет таким же, как и число контуров, то есть для каждого контура понадобится по паре патрубков.

Благодаря распределительной гребенке ремонт и эксплуатация отопительных сетей упрощаются. Удобно и то, что запорная и регулирующая арматура расположены в одном месте. Коллектор имеет увеличенный диаметр, что способствует равномерному распределению теплоносителя по контурам.

Гидравлический модуль состоит из коллектора и гидроразделителя. Такая компактная конструкция не занимает много места, что очень важно в небольшой котельной.

Для устройства обвязки используется несколько монтажных выпусков:

• в самом верху расположены выпуски для радиаторного высоконапорного контура;
• в нижней части установлены патрубки для подключения низконапорного контура обогрева полов;
• с одной боковой стороны (напротив гидрострелки) установлен теплообменник.

Между подающим и обратным коллектором вмонтирован балансировочный клапан. За счет наличия регулирующей арматуры можно настроить нужное давление теплоносителя на самом дальнем контуре и отрегулировать поток. Балансировочные клапаны позволяют более равномерно распределять потоки теплоносителя для удовлетворения спроса каждого контура.

Прежде чем самостоятельно сконструировать гидроразделитель, проводят необходимые расчеты, делают чертежи и схемы. Подобная работа под силу только мастеру, разбирающемуся в теплотехнике и имеющему необходимые навыки монтажных работ.

Гидрострелка — принцип работы, назначение и расчеты

С помощью специальных дополнительных устройств можно модернизировать старую систему отопления и внести своевременно корректировки в новый проект. Если знать, как устроена гидрострелка, принцип работы, назначение и расчеты, будет проще решить соответствующие задачи на практике. Эти сведения пригодятся также при выборе готового изделия фабричного производства в торговой сети.

С помощью этого узла улучшают базовые параметры системы теплоснабжения

Что такое гидрострелка и где её устанавливают

Правильное название этого устройства — гидравлическая стрелка или гидроразделитель. Представляет собой кусок круглой или квадратной трубы с приваренными патрубками. Внутри, как правило, ничего нет. В некоторых случаях могут стоять две сетки. Одна (вверху) для лучшего «отхождения» воздушных пузырьков, вторая (внизу) для отсева загрязнений.

Примеры гидрострелок промышленного производства

В системе отопления гидрострелка ставится между котлом и потребителями — отопительными контурами. Располагаться может как горизонтально, так и вертикально. Чаще ставят вертикально. При таком расположении в верхней части ставят автоматический воздухоотводчик, внизу — запорный кран. Через кран периодически сливается некоторая часть воды с накопившейся грязью.

Где в системе отопления ставят гидроразделитель

То есть получается, что вертикально поставленный гидроразделитель, одновременно с основными функциями, отводит воздух и дает возможность удалять шлам.

Устройство гидрострелки

Гидроразделитель представляет собой пустой вертикальный цилиндр-трубу круглой или прямоугольной формы. На концах он закрыт выпуклыми заглушками в форме эллипсов. Из трубы выходят 4 патрубка (по 2 с каждой стороны), которые соединяются с системой терморегуляции при помощи фланцев или резьбы. В её верхней точке обычно размещён воздуховод, а в нижней — кран для удаления осадка со дна.

Размеры гидрострелки могут быть разными и зависят от мощности котла, а также общей длины тепловых труб. Монтаж анулоида проводится за водонагревателем, если есть коллектор — перед ним. Тяжёлые и массивные устройства устанавливают на опорные стойки, в то время как более маленькие крепятся к стене или располагаются на кронштейнах. Изготавливают гидравлические разделители из стали (высокоуглеродистой или нержавейки) и меди, для маломощных (13—35 кВт) газовых котлов — из полипропилена. У многих присутствует дополнительная теплоизоляция и антикоррозийное покрытие.

Хотя некоторые правила соблюдаются всегда, не все конструкции гидрострелок одинаковы. Самые распространённые чертежи устройств:

• Классический. Вертикальная труба с четырьмя патрубками, две пары которых расположены на основе параллельно друг другу. Расстояние верхних патрубков от вершины и нижних от конца гидрострелки одинаково и равняется внутреннему диаметру цилиндра — D.
• С чередованием патрубок. Похож на классический вариант, но все патрубки располагаются на разной высоте, образуя «лесенку». «Ступеньки» расположены на расстоянии 3 d, 5 d, 8 d и 10 d от вершины цилиндра, где d — внутренний диаметр патрубка. Те из них, что подключены к отопительному контуру котла, находятся выше. Считается, что такое расположение улучшает фильтрацию гидроразделителем газов и твёрдых примесей в воде для отопления.
• Горизонтальный цилиндр с вертикальными патрубками. Встречаются разные варианты их расположения на корпусе, в том числе по концам изделия.
• Гидрострелка-решётка. Импровизированный вариант, он почти не используется из-за очень плохой теплоизоляции.

Помимо основной конструкции, обеспечивающей разделение потоков по отопительной системе, в гидроразделитель могут входить дополнительные механизмы. Чаще всего среди них встречаются:

• клапаны-терморегуляторы, которые мешают холодной воде попасть в котёл;
• краны с различными функциями;
• теплоизолирующие элементы;
• термометр и прибор для измерения давления в трубах;
• дополнительные отделители воздуха и газоотводящие системы;
• шламоуловитель, сетки и прочие элементы фильтрации.

Часто встречаются конструкции, в которых гидрострелка сразу же совмещена с распределительным коллектором. Такое небольшое устройство очень удобно в небольших котельнях, где пространство для установки оборудования ограничено.

Изготовление гидрострелки отопления своими руками

Для чего нужна гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты

В процессе эксплуатации индивидуальной системы отопления возникают проблемы, связанные с несоответствием объема потребления и производительностью котла. В некоторых режимах не исключено получение сигналов от датчиков температуры, которые повысят мощность до максимальных значений. При одновременном недостаточном потреблении носителя вторичным контуром чрезмерно возрастут тепловые нагрузки. Подобные ситуации повышают вероятность аварий.

При поломках понадобится помощь специалистов

Для описания другой ситуации необходимо предположить, что установленная техническим паспортом производительность котла составляет 50 л/мин. при том, что необходимо подключить радиаторы отопления с потреблением в два раза больше. Увеличить так сильно мощность без чрезмерных нагрузок на оборудование не получится.

Следующая проблема – это взаимное влияние разных видов потребителей (теплых полов, внешнего бойлера, нескольких групп радиаторов). Для их нормального функционирования нужны разные объемы и температуры теплоносителя.

Решать подобные задачи с применением дополнительных датчиков и настроек можно. Но это приведет к значительному усложнению конструкции и снижению общего уровня надежности. На практике опытные специалисты рекомендуют применять элегантное инженерное решение, которое подробно рассмотрено в данной статье.

Принципы работы гидрострелок в системах отопления и основные функции

Основным назначением этого устройства является ограничение, а в идеальном варианте – исключение гидродинамического влияния разных контуров в системе отопления друг на друга. Для этого используют специальные емкости, которые вставляют в разрыв между двумя контурами.

Типичные гидрострелки в форме цилиндра и куба в разрезе

На этой картинке изображен схематически набор оборудования с двумя насосами и подключенными радиаторами.

Система с двумя контурами

Здесь Q1 и Q2 – это расходы воды в каждом контуре. При равенстве этих величин происходит перемещение жидкости по общему полному контуру, как показано на рисунке ниже.

Стандартное перемещение по общему контуру

Далее показано, как изменяется прохождение жидкости при нарушении равновесия в потреблении:

Расход в обратке больше, чем в подаче

Расход в подаче, больше чем в обратке

Чтобы получилась качественно выполняющая свои функции гидрострелка, принцип работы, назначение и расчеты согласуют особым образом. Необходимо создать последний вариант с медленным перемещением воды внутри устройства по направлению сверху вниз. Скорость этого процесса специалисты рекомендуют ограничить уровнем 0,09-0,12 м/ сек. Это поможет решить следующие задачи:

• В таких условиях механические загрязнения будут постепенно оседать на дне емкости. При оснащении ее специальным устройством, сборником, можно будет очищать систему при проведении регламентных работ.
• Медленная скорость позволит использовать гидрострелку для отбора жидкости в другие контуры с разными температурными градиентами.
• Она же пригодится для накопления в верней части корпуса пузырьков газа. Там можно установить автоматической устройство для удаления воздуха.

Схема применения гидрострелки в сложной системе отопления

Устройство гидрострелки отопления

На следующем снимке – стандартное изделие этой категории.

Установленный внизу вентиль предназначен для слива жидкости вместе с механическими примесями. Обратите внимание на специальное сужение в нижней части. В нем скапливаются загрязнения, не выносятся потоком жидкости далее в систему. Сверху вмонтирован автоматический клапан, выпускающий воздух.

Гидрострелки при необходимости оснащают манометрами, вентилями и другими устройствами

Схемное решение по сдвигу патрубков

Классический вариант гидравлического разделителя предполагает создание патрубков симметрично расположенных относительно один другого. Однако практикуется также схемный вариант несколько иной конфигурации, где патрубки располагаются несимметрично. Что это даёт?

Схема изготовления гидравлического разделителя, в котором патрубки вторичного контура несколько смещены относительно патрубков первичного контура. По мнению изобретателей (и доказано практикой), этот вариант видится более продуктивным по фильтрации частиц и отделению воздуха

Как показывает практическое применение несимметричных схем, в этом случае происходит более эффективное отделение воздуха, а также достигается лучшая фильтрация (отстой) взвешенных частиц, присутствующих в теплоносителе.

Производители и цены

Гидрострелку для отопления купить будет проще после ознакомления с данными из следующей таблицы. Актуальные ценовые предложения можно уточнить непосредственно перед приобретением товара. Но эта информация пригодится для сравнительного анализа с учетом разных характеристик изделий.

Таблица 1. Характеристики и средняя стоимость гидрострелок